[發明專利]一種具有優良環境穩定性的氧化鋅透明導電材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611175322.5
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108203807B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 楊曄;朱超挺;蘭品軍;宋偉杰;朱永明
• 申請（專利權）人: 寧波森利電子材料有限公司;中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 馬莉華;陸鳳

本發明涉及一種具有優良環境穩定性的氧化鋅透明導電材料及其制備方法。具體地，本發明公開了一種氧化鋅薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：1)提供經摻雜的氧化鋅基靶材；2)將所述經摻雜的氧化鋅基靶材置于磁控濺射設備中，抽真空達到第一壓力；3)通入第一氣體和第二氣體的混合氣體，直至腔體內部達到第二壓力；4)在基片上使用所述經摻雜的氧化鋅基靶材進行磁控濺射制膜，得到所述氧化鋅薄膜。本發明還公開了以所述制備方法制得的氧化鋅薄膜及其應用。所述氧化鋅薄膜兼具優異光電特性和環境穩定性，因此可廣泛應用于各種場合。所述制備方法具有工藝簡單、成本低、可直接在現有設備上實施的特點。

技術領域

本發明涉及光電材料領域，具體地涉及一種具有優良環境穩定性的氧化鋅透明導電材料及其制備方法。

背景技術

氧化鋅作為一種環境友好、儲量豐富的多功能寬禁帶氧化物材料，在經過一定數量的簡并摻雜(如鋁、鎵、銦、錫等)后，可以變成較高光電性能的透明導電氧化物材料(transparent conductive oxide，TCO)，具有紫外光吸收、可見光透明、紅外光反射以及電學特性可調等優點，在平板顯示、薄膜太陽能電池、建筑節能用Low-E玻璃、智能玻璃等光電信息領域得到越來越多的應用，可以作為薄膜太陽能電池中的透明電極層、中間介質層和背電極高反射層、節能Low-E玻璃中的功能介質層、智能玻璃的透明電極層以及家電玻璃的紅外反射層等。

目前沉積氧化鋅基薄膜的技術多種多樣，其中以磁控濺射成膜最為成熟，它具有薄膜致密度高、均勻性與重復性好且易于大面積高速沉積等優點而被工業界接受并廣泛采用。然而現有的磁控濺射的氧化鋅透明導電薄膜在實際應用過程中還面臨一些環境穩定性的問題：(1)氧化鋅本身是兩性氧化物，很容易遭受酸、堿的腐蝕；(2)氧化鋅的耐高溫特性較差，例如在空氣氣氛下，鋁摻雜的氧化鋅透明導電薄膜很難承受300℃以上的高溫；(3)氧化鋅的耐濕熱穩定性較差，目前不少光電類的器件需要通過諸如1000h的85℃與85％濕度的測試或者等效的24h高加速老化(HAST)測試，氧化鋅類的透明導電薄膜很容易遭受水氣的侵蝕，導致器件的失效。

因此，本領域急需開發一種兼具優異光電特性和環境穩定性的氧化鋅薄膜，以進一步促進氧化鋅薄膜的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種兼具優異光電特性和環境穩定性的氧化鋅薄膜，以進一步促進氧化鋅薄膜的推廣應用。

本發明的第一方面，提供了一種氧化鋅薄膜的制備方法，所述方法包括如下步驟：

1)提供經摻雜的氧化鋅基靶材；

2)將所述經摻雜的氧化鋅基靶材置于磁控濺射設備中，抽真空達到第一壓力；

3)通入第一氣體和第二氣體的混合氣體，直至腔體內部達到第二壓力；

4)在基片上使用所述經摻雜的氧化鋅基靶材進行磁控濺射制膜，得到所述氧化鋅薄膜。

在另一優選例中，所述經摻雜的氧化鋅基靶材是如下制備的：

i)提供含氧化鋅粉體、第一氧化物粉體和第二氧化物粉體的第一混合物；

ii)將所述第一混合物、分散劑和溶劑混合得到第二混合物；

iii)球磨處理所述第二混合物，得到第三混合物；

iv)干燥處理所述第三混合物，得到第四混合物；

v)任選地研磨處理所述第四混合物，得到第五混合物；

vi)壓制成型前述步驟所得混合物，得到初始陶瓷坯體；

vii)燒結處理所述初始陶瓷坯體，得到所述經摻雜的氧化鋅基靶材。

在另一優選例中，所述氧化鋅粉體的粒徑為100－500nm，較佳地200-400nm。